论文部分内容阅读
砷(As)是地表环境中普遍存在而毒性最强的微量元素之一,由于饮用高砷水所导致的人群急性As中毒事件以及As污染所带来的健康危害已经引起人们的广泛关注。湖泊生态系统是地球表层生态系统的重要单元之一,与人类生产与生活活动息息相关,还担负着调节自然环境的生态功能。然而,随着工业化和城市化的快速发展,进入湖泊的As也逐渐增加,并以不同化学形态分布于湖泊生态系统的水环境介质及生物体中,进而通过食物链对人体健康构成潜在威胁。 本文选择太湖和滇池为研究对象,通过野外样品采集和实验室处理分析等手段,揭示大型浅水湖泊生态系统中水体、沉积物、浮游生物、水生植物、底栖类及鱼类等多环境与生物介质中As的分布特征,查明水环境As水平对湖泊生物体As吸收富集效应的影响,研究湖泊生物体中主要的砷形态赋存分布特征,并评估其通过食物链对人体健康的影响。结果表明:⑴太湖水体原水与过滤水总砷含量范围分别为4.15~7.24μg L-1和2.75~6.01μgL-1,滇池水体原水与过滤水总砷含量分别为6.55~12.24μg L-1和6.59~10.62μg L-1。滇池外海与太湖沉积物的平均As含量分别为24.54±6.51 mg kg-1和11.11±2.65 mgkg-1,并且从沉积物柱状样分析得出,滇池沉积物As的背景值高于太湖。滇池草海沉积物已受到较为严重的As污染,平均As含量为97.01±55.86 mg kg-1。⑵滇池的浮游植物As含量(10.68±3.00 mg kg-1)显著高于太湖(3.41±0.65 mgkg-1),浮游类对As的吸收富集效应可能与环境水体As水平密切相关。两湖水生植物样品共同的规律是沉水植物As含量大于浮水植物或漂浮植物,湖泊不同营养级生物体中以双壳类的河蚬、背角无齿蚌以及中国淡水蛏的As含量最高,分别为14.32 mgkg-1、21.23 mg kg-1以及25.0 mg kg-1,指示湖泊底泥中较高浓度的As暴露对底栖动物As含量水平有着显著的影响。⑶采自太湖和滇池不同湖区的同种鱼类体内As含量水平相当,尽管其所在的湖区水体和沉积物As含量差异显著,推断湖泊鱼类对As代谢吸收具有平衡性;鱼体中As主要累积于肝脏中,鱼体不同组织的As含量水平依次为肝>腮>肉>卵>皮;水体生物中以底栖软体动物与沉水植物体内As含量水平相对较高,但食物链As富集系数表明,As没有沿营养级的的生物放大作用,太湖和滇池生物体As含量水平与营养级无关。⑷相比海洋及受As严重污染水体的生物,太湖和滇池生物体中As的形态分布较为简单。水生植物As主要以二甲基胂酸(DMA)形态存在,一甲基胂酸(MMA)、砷酸盐[As(Ⅴ)]及亚砷酸盐[As(Ⅲ)]含量较少;太湖底栖动物和鱼体中As以DMA和MMA形态占主导,无机砷比例较小,AB未检出。太湖、滇池水生生物有机砷类型较少、结构简单,指示太湖水生生物生长期短,食物链缩短,生态系统简化。⑸与世界淡水湖泊相比,太湖和滇池水生生物中As含量不高,只有太湖黄颡鱼、中国淡水蛏以及滇池的鲤鱼、米虾等达到或超过国家规定的无机砷限量值。太湖和滇池水生生物体内As多以DMA和MMA有机砷形态存在,而具有较高毒性的无机砷相对较低,以生物体总砷含量评估其对人体健康的潜在风险,太湖底栖类水产品如中国淡水蛏、背角无齿蚌蚌、河蚬及铜锈环棱螺等都具有较高健康风险,建议湖泊周边居民尽量少食底栖类水产品以及鲤鱼和黄颡鱼。